實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目5： 薄壁圓筒彎扭組合變形實(shí)驗(yàn)

1、邵 陽 學(xué) 院 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目5：薄壁圓筒彎扭組合變形實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)日期 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn) 成 績?cè)?系 班 級(jí) 指導(dǎo)老師同組成員 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號(hào)一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和目的 1. 用電測(cè)法測(cè)定薄壁圓筒彎扭組合變形時(shí)平面應(yīng)力狀態(tài)的主應(yīng)力的大小及方向，并與理論值進(jìn)行比較。 2. 進(jìn)一步掌握電測(cè)法二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器（規(guī)格、型號(hào)） 1. FCL-I型材料力學(xué)多功能實(shí)驗(yàn)裝置。 2. HD-16A靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。 3. 游標(biāo)卡尺、鋼尺。三、實(shí)驗(yàn)原理 薄壁圓筒受彎扭組合作用，使圓筒發(fā)生組合變形，圓筒的m點(diǎn)處于平面應(yīng)力狀態(tài)（圖1）。在m點(diǎn)單元體上作用有由彎矩引起的正應(yīng)力x,由扭矩引起的剪應(yīng)力n，主應(yīng)力是一對(duì)拉應(yīng)力1和一

2、對(duì)壓應(yīng)力3,單元體上的正應(yīng)力x和剪應(yīng)力n可按下式計(jì)算 式中 M 彎矩，M = PL Mn 扭矩，Mn = Pa Wz 抗彎截面模量，對(duì)空心圓筒： WT 抗扭截面模量，對(duì)空心圓筒： W由二向應(yīng)力狀態(tài)分析可得到主應(yīng)力及其方向31 Lx a m n B m A m n13 P 圖1 圓筒m點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)本實(shí)驗(yàn)裝置采用的是450直角應(yīng)變花，在m、m點(diǎn)各貼一組應(yīng)變花（如圖2所示），應(yīng)變花上三個(gè)應(yīng)變片的角分別為-450、00、450，該點(diǎn)主應(yīng)力和主方向 45 y c(a) 0 b(b) m x m a(c) -45圖2 測(cè)點(diǎn)應(yīng)變花布置圖四、實(shí)驗(yàn)步驟1. 設(shè)計(jì)好本實(shí)驗(yàn)所需的各類數(shù)據(jù)表格。2. 測(cè)量試件尺寸、加力

3、臂長度和測(cè)點(diǎn)距力臂的距離，確定試件有關(guān)參數(shù)。見附表13. 將薄壁圓筒上的應(yīng)變片按不同測(cè)試要求接到儀器上，組成測(cè)量電橋。調(diào)整好儀器，檢查整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。主應(yīng)力大小、方向測(cè)定：將m和m兩點(diǎn)的所有應(yīng)變片按半橋單臂(1/4橋)、公共溫度補(bǔ)償法組成測(cè)量線路進(jìn)行測(cè)量(見圖3)。4. 擬訂加載方案。先選取適當(dāng)?shù)某踺d荷P0（一般取P0 =10Pmax左右），估算Pmax（該實(shí)驗(yàn)載荷范圍Pmax700N），分46級(jí)加載。5根據(jù)加載方案，調(diào)整好實(shí)驗(yàn)加載裝置。6加載。均勻緩慢加載至初載荷P0，記下各點(diǎn)應(yīng)變的初始讀數(shù)；然后分級(jí)等增量加載，每增加一級(jí)載荷，依次記錄各點(diǎn)電阻應(yīng)變片的應(yīng)變值，直到最終載荷。

4、實(shí)驗(yàn)至少重復(fù)兩次。見附表2，附表37. 作完實(shí)驗(yàn)后，卸掉載荷，關(guān)閉電源，整理好所用儀器設(shè)備，清理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場，將所用儀器設(shè)備復(fù)原，實(shí)驗(yàn)資料交指導(dǎo)教師檢查簽字。8 實(shí)驗(yàn)裝置中，圓筒的管壁很薄，為避免損壞裝置，注意切勿超載，不能用力扳動(dòng) 圖3 半橋單臂（1/4橋）接法五、實(shí)驗(yàn)記錄及數(shù)據(jù)處理表1. 試件相關(guān)數(shù)據(jù)圓筒的尺寸和有關(guān)參數(shù)計(jì)算長度 L = 240 mm彈性模量 E = 206 GPa外 徑 D = 40 mm泊 松 比 = 0.26內(nèi) 徑 d = 31.8 mm電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù) K= 2.06扇臂長度 a = 248 mm表2. m和 m點(diǎn)三個(gè)方向線應(yīng)變實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)載荷（N）P1002003004

5、00500P100100100100m點(diǎn)應(yīng)變儀讀數(shù)45平均值0平均值-45平均值m點(diǎn)應(yīng)變儀讀數(shù)45平均值0平均值-45平均值1m或m點(diǎn)實(shí)測(cè)值主應(yīng)力及方向的計(jì)算： m或m理論值主應(yīng)力及方向計(jì)算：2m點(diǎn)主應(yīng)力及方向的實(shí)驗(yàn)值與理論值比較比較內(nèi)容理論值實(shí)驗(yàn)值相對(duì)誤差/% m點(diǎn)1/MPa3/MPa0 /（） m點(diǎn)1/MPa3/MPa0 /（）六、試驗(yàn)結(jié)果分析及討論1測(cè)量單一內(nèi)力分量引起的應(yīng)變，可以采用那幾種橋路接線法？ 可采用半橋單臂接法、半橋雙臂接法和全橋接法 半橋單臂（1/4橋）接法 半橋雙臂（1/2橋）接法 全橋接法 2主應(yīng)力測(cè)量中，45直角應(yīng)變花是否可沿任意方向粘貼？可以。從理論上講如果知道測(cè)得了三向應(yīng)變花的三個(gè)值，由三點(diǎn)確定莫爾圓，任意方向的應(yīng)變